ES2715702T3 - Flame retardant polypropylene composition - Google Patents
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Abstract
Composición ignífuga que comprende: a) una resina base que comprende un copolímero de propileno heterofásico que comprende una matriz de homopolímero o copolímero de polipropileno y un caucho de etileno propileno disperso en dicha matriz, y b) un hidróxido metálico, en el que el copolímero de propileno heterofásico tiene un índice de fluidez, medido a una temperatura de 230°C y una carga de 2,16 kg, según la norma ISO1133, por debajo de 0,8 g/10 min y un contenido de fracción soluble en xileno en frío (XCS) entre el 1 y el 15% en peso, basado en el peso total del copolímero de propileno heterofásico y en el que la resina base y el hidróxido metálico constituyen el 90% en peso de la composición total.Flame retardant composition comprising: a) a base resin comprising a heterophasic propylene copolymer comprising a polypropylene homopolymer or copolymer matrix and an ethylene propylene rubber dispersed in said matrix, and b) a metal hydroxide, in which the copolymer of Heterophasic propylene has a fluidity index, measured at a temperature of 230 ° C and a load of 2.16 kg, according to ISO1133, below 0.8 g / 10 min and a fraction content soluble in cold xylene (XCS) between 1 and 15% by weight, based on the total weight of the heterophasic propylene copolymer and in which the base resin and metal hydroxide constitute 90% by weight of the total composition.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Composición de polipropileno retardante de las llamasFlame retardant polypropylene composition
La presente invención se refiere a una composición de polipropileno retardante de las llamas que comprende una resina base y un hidróxido metálico.The present invention relates to a flame retardant polypropylene composition comprising a base resin and a metal hydroxide.
La presente invención se refiere también a un alambre o cable, en particular a un cable de conducción, electrodoméstico y/o automóvil que comprende dicha composición, y a un procedimiento para la producción de dicho alambre o cable.The present invention also relates to a wire or cable, in particular to a conduction, household and / or automobile cable comprising said composition, and to a process for the production of said wire or cable.
Los cables de conducción, electrodomésticos o automóviles son cables que, aparte de un núcleo conductor y una capa delgada opcional, a menudo solo tienen una capa de polímero. Esta capa debe cumplir varias funciones al mismo tiempo, que en otros cables de baja tensión, cables de media y alta tensión se cumplen mediante capas separadas. Estas funciones comprenden las de una capa de aislamiento y una cubierta exterior protectora.Driving cables, appliances or cars are cables that, apart from a conductive core and an optional thin layer, often only have a polymer layer. This layer must fulfill several functions at the same time, which in other low voltage cables, medium and high voltage cables are fulfilled by separate layers. These functions include those of an insulation layer and a protective outer cover.
Por consiguiente, una composición polimérica utilizada para la producción de cables de conducción, electrodomésticos o automóviles debe cumplir varios requisitos exigentes al mismo tiempo, entre los que se incluyen un buen comportamiento de aislamiento, buenas propiedades mecánicas, en particular una buena resistencia a la abrasión, buenas propiedades ignífugas, buena resistencia a la deformación por calor, resistencia a las temperaturas frías, resistencia al agua y productos químicos, así como buenas propiedades de procesamiento.Therefore, a polymer composition used for the production of conduction cables, appliances or automobiles must meet several demanding requirements at the same time, including good insulation behavior, good mechanical properties, in particular good abrasion resistance , good flame retardant properties, good resistance to heat deformation, resistance to cold temperatures, resistance to water and chemicals, as well as good processing properties.
Tal como se ha mencionado, opcionalmente, la capa de conducción, electrodoméstico y/o automóvil pueden tener además una capa de revestimiento que puede estar coloreada. Sin embargo, dicha capa de revestimiento no contribuye de manera significativa a cumplir los requisitos y a cumplir las funciones mencionadas anteriormente. En algunos casos, la capa de conducción, electrodoméstico o automóvil pueden comprender además una capa delgada para aumentar la resistencia a la abrasión.As mentioned, optionally, the conductive, household and / or automobile layer may also have a coating layer that may be colored. However, said coating layer does not contribute significantly to fulfilling the requirements and fulfilling the functions mentioned above. In some cases, the conductive, household or automobile layer may further comprise a thin layer to increase abrasion resistance.
El cloruro de polivinilo (PVC) se ha utilizado ampliamente para el revestimiento de cables de conducción, electrodomésticos o automóviles en aplicaciones de automóviles. El motivo de su utilización es que el PVC tiene una buena estabilidad mecánica, conformabilidad mediante extrusión, flexibilidad y resistencia al desgaste y las llamas. Por otra parte, debido a consideraciones medioambientales, la utilización de PVC no es deseable debido a su contenido de halógenos, así como a la liberación de gases tóxicos y corrosivos durante la combustión. Además, los cables automotrices se clasifican en clases de temperatura, lo que significa que el cable debe poder soportar un calor continuo. Por ejemplo, en la clase T3, el cable debe soportar una temperatura continua de 125°C, que es demasiado elevada para los cables de PVC normales.Polyvinyl Chloride (PVC) has been widely used for the coating of conduction cables, appliances or automobiles in automobile applications. The reason for its use is that PVC has good mechanical stability, conformability through extrusion, flexibility and resistance to wear and flame. On the other hand, due to environmental considerations, the use of PVC is not desirable due to its halogen content, as well as the release of toxic and corrosive gases during combustion. In addition, automotive cables are classified into temperature classes, which means that the cable must be able to withstand continuous heat. For example, in class T3, the cable must withstand a continuous temperature of 125 ° C, which is too high for normal PVC cables.
Por estas razones, ha habido una tendencia a reemplazar el PVC en aplicaciones automotrices con composiciones de poliolefina. Sin embargo, las poliolefinas son materiales inherentemente combustibles y, dado que se requiere una alta resistencia a las llamas para los alambres y cables de automóviles, la resistencia a las llamas de estas composiciones de poliolefinas se obtiene con aditivos específicos.For these reasons, there has been a tendency to replace PVC in automotive applications with polyolefin compositions. However, polyolefins are inherently combustible materials and, since high flame resistance is required for automobile wires and cables, the flame resistance of these polyolefin compositions is obtained with specific additives.
Para obtener composiciones de poliolefina con resistencia a las llamas mejorada, se sabe, por ejemplo, que se incorporan en la composición productos químicos a base de halógenos o productos químicos a base de fosfato. Sin embargo, cada uno de estos aditivos tiene inconvenientes, tales como la incompatibilidad con la poliolefina, la solubilidad en agua, la presencia o emisión de compuestos nocivos, tóxicos o indeseables y/o los costes elevados. Dado que la composición debe ser capaz de soportar temperaturas de funcionamiento de hasta 125°C (clase T3), se utilizan composiciones de polietileno reticulado (PE) o polipropileno (PP) para estas aplicaciones. Un compuesto termoplástico tal como PP tiene la ventaja de que los cables no necesitan estar reticulados y, por lo tanto, es preferente. Sin embargo, dado que el PP se vuelve quebradizo a, aproximadamente, -5°C, es difícil encontrar una formulación que cumpla con todos los requisitos de las especificaciones.In order to obtain polyolefin compositions with improved flame resistance, it is known, for example, that halogen-based chemicals or phosphate-based chemicals are incorporated into the composition. However, each of these additives has drawbacks, such as incompatibility with polyolefin, water solubility, the presence or emission of harmful, toxic or undesirable compounds and / or high costs. Since the composition must be able to withstand operating temperatures of up to 125 ° C (class T3), cross-linked polyethylene (PE) or polypropylene (PP) compositions are used for these applications. A thermoplastic compound such as PP has the advantage that the cables do not need to be crosslinked and, therefore, is preferred. However, since the PP becomes brittle at approximately -5 ° C, it is difficult to find a formulation that meets all the requirements of the specifications.
El documento US 6673855 B1 da a conocer una composición de poliolefina con elevada resistencia a la llama que comprende del 20 a 60% en peso de una composición de polímero de olefina heterofásico que comprende un polímero de olefina cristalino (A) y un polímero de olefina elastomérico (B), del 15 a 40% en peso de una o más cargas inorgánicas hidratadas (C), del 12 al 40% en peso de uno o más retardantes de las llamas orgánicos que contienen nitrógeno, y (D) del 0 al 40% en peso de una o más cargas anhídridas inorgánicas.US 6673855 B1 discloses a polyolefin composition with high flame resistance comprising from 20 to 60% by weight of a heterophasic olefin polymer composition comprising a crystalline olefin polymer (A) and an olefin polymer elastomeric (B), from 15 to 40% by weight of one or more hydrated inorganic fillers (C), from 12 to 40% by weight of one or more retardants of organic flames containing nitrogen, and (D) from 0 to 40% by weight of one or more inorganic anhydrous fillers.
El documento US 2002/0045698 A1 da a conocer una composición de resina resistente al desgaste que contiene (A) 100 partes en peso de una micromezcla modificada obtenida al unir un grupo de ácido orgánico a una micromezcla compuesta del 1 al 70% en peso de polipropileno y del 99 al 30% en peso de un copolímero aleatorio de propileno-etileno que se compone del 15 al 50% molar de una unidad de polímero de etileno y del 85 al 50% molar de una unidad de polímero de propileno, o una mezcla de la micromezcla y la micromezcla modificada, y (B) de 1 a 1.000 partes en peso de, como mínimo, una carga de una carga fibrosa o una carga laminar, la mezcla contiene del 10 al 90% en peso de un componente que se eluye a una temperatura de -40 a 30°C, basado en el total de todos los componentes que se eluyen fraccionados mediante fraccionamiento por elución por aumento de temperatura, utilizando o-dibromobenceno como disolvente.US 2002/0045698 A1 discloses a wear-resistant resin composition containing (A) 100 parts by weight of a modified micromix obtained by joining an organic acid group to a micromix composed of 1 to 70% by weight of polypropylene and 99 to 30% by weight of a random propylene-ethylene copolymer consisting of 15 to 50% molar of an ethylene polymer unit and 85 to 50 molar% of a propylene polymer unit, or a mixture of the micromix and the modified micromix, and (B) from 1 to 1,000 parts by weight of at least one load of a fibrous load or a laminar load, the mixture contains 10 to 90% by weight of a component that eluted at a temperature of -40 to 30 ° C, based on the total of all the eluted components fractionated by elution fractionation by temperature increase, using o-dibromobenzene as solvent.
El documento US 2008/0306198 A1 da a conocer una composición de poliolefina termoplástica que comprende el 30-70% en peso de un polímero de propileno heterofásico, el 20-60% en peso de un copolímero de etileno con un comonómero seleccionado del grupo que comprende ácidos carboxílicos a-P-insaturados C3-6, ésteres alquílicos C1-8 de un ácido carboxílico a-P-insaturado C3-6 y mezclas de los mismos, y el 2-20% en peso de un compuesto metálico seleccionado del grupo que comprende acetatos, estearatos, hidróxidos y óxidos de zinc, magnesio, calcio, sodio y mezclas de los mismos.US 2008/0306198 A1 discloses a thermoplastic polyolefin composition comprising 30-70% by weight of a heterophasic propylene polymer, 20-60% by weight of an ethylene copolymer with a comonomer selected from the group that comprises C3-6 aP-unsaturated carboxylic acids, C1-8 alkyl esters of a C3-6 aP-unsaturated carboxylic acid and mixtures thereof, and 2-20% by weight of a metal compound selected from the group comprising acetates, stearates, hydroxides and oxides of zinc, magnesium, calcium, sodium and mixtures thereof.
El documento WO 2013/030795 A1 da a conocer un procedimiento para la producción de una composición ignífuga que incluye un polímero matriz y, como mínimo, una carga inorgánica con propiedades ignífugas.WO 2013/030795 A1 discloses a process for the production of a flame retardant composition that includes a matrix polymer and at least one inorganic filler with flame retardant properties.
El documento US 2011/0253420 A1 da a conocer una composición polimérica retardante de las llamas que comprende (A) un copolímero de etileno que comprende unidades de comonómero polar, (B) un compuesto que contiene un grupo silicona, (C) una carga inorgánica y (D) un homopolímero de etileno o un copolímero de etileno con una o más unidades de comonómero de alfa-olefina, en el que la composición polimérica tiene una entalpía de fusión de, como mínimo, 78 J/g.US 2011/0253420 A1 discloses a flame retardant polymer composition comprising (A) an ethylene copolymer comprising polar comonomer units, (B) a compound containing a silicone group, (C) an inorganic filler and (D) an ethylene homopolymer or an ethylene copolymer with one or more alpha-olefin comonomer units, wherein the polymer composition has a melting enthalpy of at least 78 J / g.
El documento US 2014/0080953 A1 da a conocer composiciones de poliolefina flexibles altamente cargadas con un equilibrio de propiedades mejorado, particularmente, para aplicaciones en las que se requieren suavidad y ductilidad a baja temperatura, que comprenden una composición de poliolefina heterofásica blanda, teniendo la fracción soluble en xileno a 25°C de dicha composición de poliolefina un gpc IV de menos de 2,5 dl/g, un Mw/Mn (GPC) igual o mayor que 4, un Mz/Mw (GPC) igual o mayor que 2,5. La composición de poliolefina comprende además una carga inorgánica (II) seleccionada entre cargas inorgánicas retardantes de las llamas y óxidos o sales inorgánicos y un polímero elastomérico adicional o un componente polimérico (c) que tiene un módulo de flexión de menos de 60 MPa, Shore A inferior a 90 y Tg inferior a -20°C.US 2014/0080953 A1 discloses highly charged flexible polyolefin compositions with an improved balance of properties, particularly, for applications where softness and low temperature ductility are required, comprising a soft heterophasic polyolefin composition, having the xylene soluble fraction at 25 ° C of said polyolefin composition an IV gpc of less than 2.5 dl / g, an Mw / Mn (GPC) equal to or greater than 4, an Mz / Mw (GPC) equal to or greater than 2.5 The polyolefin composition further comprises an inorganic filler (II) selected from inorganic fillers retarding the flames and inorganic oxides or salts and an additional elastomeric polymer or a polymeric component (c) having a flexural modulus of less than 60 MPa, Shore At less than 90 and Tg less than -20 ° C.
El documento EP 1857502 da a conocer una composición retardante de las llamas que comprende polipropileno, un etileno polar y un hidróxido metálico. Las composiciones tienen una buena resistencia a la abrasión y un buen retardo de las llamas y son adecuadas para cables de automóviles de más de 0,7 mm2. Sin embargo, para los alambres más delgados, más pequeños que 0,7 mm2 o iguales a esta superficie, los exigentes requisitos de especificación ya no pueden satisfacerse con estas composiciones.EP 1857502 discloses a flame retardant composition comprising polypropylene, a polar ethylene and a metal hydroxide. The compositions have good abrasion resistance and good flame retardation and are suitable for automobile cables of more than 0.7 mm2. However, for thinner wires, smaller than 0.7 mm2 or equal to this surface, the demanding specification requirements can no longer be satisfied with these compositions.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es dar a conocer composiciones que tengan buen retardo de las llamas y, al mismo tiempo, flexibilidad en frío, envejecimiento termooxidativo, envejecimiento en combinación con diferentes medios, resistencia a la abrasión. En particular, las composiciones deben satisfacer las nuevas especificaciones de GM (GM15626) y la norma alemana (LV112) que tienen resistencia a la abrasión de aguja como requisito obligatorio.Therefore, an objective of the present invention is to disclose compositions that have good flame retardation and, at the same time, cold flexibility, thermooxidative aging, aging in combination with different media, abrasion resistance. In particular, the compositions must meet the new GM specifications (GM15626) and the German standard (LV112) that have resistance to needle abrasion as a mandatory requirement.
Ahora, se ha descubierto que el objetivo de la presente invención se puede conseguir mediante una composición que comprende:Now, it has been discovered that the objective of the present invention can be achieved by a composition comprising:
a) una resina base que comprende un copolímero de propileno heterofásico que comprende una matriz de homopolímero o copolímero de polipropileno y un caucho de etileno propileno disperso en dicha matriz, y b) un hidróxido metálico,a) a base resin comprising a heterophasic propylene copolymer comprising a polypropylene homopolymer or copolymer matrix and an ethylene propylene rubber dispersed in said matrix, and b) a metal hydroxide,
en el que el copolímero de propileno heterofásico tiene un MFR2 por debajo de 0,8 g/10 min y un contenido de fracción soluble en xileno frío (XCS) de entre el 1 y el 15% en peso, basado en el peso total del copolímero de propileno heterofásico, y en el que la resina de base y el hidróxido metálico constituyen el 90% en peso de la composición total.in which the heterophasic propylene copolymer has an MFR2 below 0.8 g / 10 min and a cold xylene soluble fraction (XCS) content of between 1 and 15% by weight, based on the total weight of the heterophasic propylene copolymer, and in which the base resin and metal hydroxide constitute 90% by weight of the total composition.
En general, un polipropileno heterofásico es un copolímero de propileno que comprende un homopolímero de propileno o un componente matriz de copolímero de propileno aleatorio y un componente de copolímero de propileno elastomérico con uno o más de etileno y/o copolímeros de a-olefina C4-C8, en el que el copolímero elastomérico (amorfo) se dispersa en dicho polímero matriz homopolímero de propileno o copolímero aleatorio del mismo. La fase elastomérica contiene un caucho de copolímero de propileno, tal como un caucho de etileno propileno (EPR). En la presente invención, el componente de caucho es un copolímero de propileno y etileno y está principalmente en forma amorfa, medido como solubilidad en xileno frío (XCS).In general, a heterophasic polypropylene is a propylene copolymer comprising a propylene homopolymer or a random propylene copolymer matrix component and an elastomeric propylene copolymer component with one or more of ethylene and / or C4-a-olefin copolymers. C8, wherein the elastomeric (amorphous) copolymer is dispersed in said propylene homopolymer matrix polymer or random copolymer thereof. The elastomeric phase contains a propylene copolymer rubber, such as an ethylene propylene rubber (EPR). In the present invention, the rubber component is a copolymer of propylene and ethylene and is mainly in amorphous form, measured as cold xylene solubility (XCS).
La fracción XCS de dichos copolímeros de propileno heterofásicos comprende, además de la cantidad total de caucho disperso dentro de la matriz, también partes amorfas de la matriz de polipropileno. Sin embargo, en la práctica común, se utiliza la fracción XCS para indicar la cantidad total de caucho del copolímero de propileno heterofásico, ya que la cantidad de fracción XCS en el componente matriz es notablemente menor. The XCS fraction of said heterophasic propylene copolymers comprises, in addition to the total amount of rubber dispersed within the matrix, also amorphous parts of the polypropylene matrix. However, in common practice, the XCS fraction is used to indicate the total amount of rubber of the heterophasic propylene copolymer, since the amount of XCS fraction in the matrix component is markedly smaller.
En el contexto de la presente invención, "caucho" y "copolímero/fracción/componente elastomérico" se utilizan como sinónimos.In the context of the present invention, "rubber" and "copolymer / fraction / elastomer component" are used as synonyms.
En el presente documento, la expresión "resina base" pretende definir todos los componentes poliméricos de la composición de la presente invención.Here, the term "base resin" is intended to define all polymeric components of the composition of the present invention.
De acuerdo con una realización, la resina base comprende el 90% en peso, preferentemente, el 95% en peso o el 98% en peso e incluso más preferentemente, el 99% en peso del copolímero de propileno heterofásico, basado en el peso total de la resina base. Preferentemente a continuación, la resina base no contiene ningún copolímero de etileno polar.According to one embodiment, the base resin comprises 90% by weight, preferably 95% by weight or 98% by weight and even more preferably, 99% by weight of the heterophasic propylene copolymer, based on the total weight of the base resin. Preferably, the base resin does not contain any polar ethylene copolymer.
De acuerdo con una realización preferente, la resina de base comprende el copolímero de propileno heterofásico. Esto es específicamente ventajoso para cables más delgados, iguales o menores a 0,7 mm2.According to a preferred embodiment, the base resin comprises the heterophasic propylene copolymer. This is specifically advantageous for thinner cables, equal to or less than 0.7 mm2.
Según otra realización preferente, la resina de base comprende además un copolímero de etileno polar.According to another preferred embodiment, the base resin further comprises a polar ethylene copolymer.
Preferentemente, la resina base, y por lo tanto también la composición total, está libre de cualquier componente de polipropileno injertado, dado que tener polipropileno injertado genera costes elevados.Preferably, the base resin, and therefore also the total composition, is free of any grafted polypropylene component, since having grafted polypropylene generates high costs.
Preferentemente, la composición está libre de compuestos que contienen halógeno y fósforo como auxiliares de retardo de las llamas. Más preferentemente, la composición está completamente libre de compuestos que contienen halógenos. Sin embargo, los compuestos que contienen fósforo pueden estar presentes en la composición como estabilizantes, generalmente en una cantidad inferior a 5000 ppm, más preferentemente, inferior a 2500 ppm.Preferably, the composition is free of compounds containing halogen and phosphorus as flame retardants. More preferably, the composition is completely free of halogen-containing compounds. However, phosphorus-containing compounds may be present in the composition as stabilizers, generally in an amount less than 5000 ppm, more preferably, less than 2500 ppm.
Los componentes de la composición pueden comprender un solo compuesto o también pueden comprender una mezcla de diferentes compuestos de la misma categoría.The components of the composition may comprise a single compound or may also comprise a mixture of different compounds of the same category.
El copolímero de propileno heterofásico comprende un homopolímero o copolímero de polipropileno como polímero matriz y un caucho de etileno propileno disperso en dicha matriz o consiste en los mismos.The heterophasic propylene copolymer comprises a polypropylene homopolymer or copolymer as the matrix polymer and an ethylene propylene rubber dispersed in said matrix or consists thereof.
Según una realización preferente, la matriz en el copolímero heterofásico de propileno está producida de homopolímero de propileno.According to a preferred embodiment, the matrix in the heterophasic propylene copolymer is produced from propylene homopolymer.
El copolímero heterofásico, según la presente invención, tiene un contenido de fracción soluble en xileno frío del 1 al 15% en peso, más preferentemente, del 4 al 13% en peso, basado en el peso total del copolímero de propileno heterofásico.The heterophasic copolymer, according to the present invention, has a cold xylene soluble fraction content of 1 to 15% by weight, more preferably, 4 to 13% by weight, based on the total weight of the heterophasic propylene copolymer.
Preferentemente, el copolímero de propileno heterofásico tiene una cantidad total de etileno entre el 1 y el 8,5% en peso, preferentemente, entre el 1 y el 7% en peso, más preferentemente entre el 1 y el 5% en peso, basado en el peso total del copolímero de propileno heterofásico.Preferably, the heterophasic propylene copolymer has a total amount of ethylene between 1 and 8.5% by weight, preferably between 1 and 7% by weight, more preferably between 1 and 5% by weight, based in the total weight of the heterophasic propylene copolymer.
El caucho de etileno-propileno, aparte de las unidades de monómero de etileno y propileno, puede contener otras unidades de monómero de alfa-olefina. Sin embargo, es preferente que el caucho de etileno propileno consista en unidades de monómero de etileno y propileno.The ethylene-propylene rubber, apart from the ethylene and propylene monomer units, may contain other alpha-olefin monomer units. However, it is preferred that the ethylene propylene rubber consists of ethylene and propylene monomer units.
Preferentemente, la temperatura de fusión del copolímero de propileno heterofásico es superior a 150°C, más preferentemente, superior a 160°C.Preferably, the melting temperature of the heterophasic propylene copolymer is greater than 150 ° C, more preferably, greater than 160 ° C.
El copolímero de propileno heterofásico tiene un MFR2 superior a 0,1 g/10 min y por debajo de 0,8 g/10 min, preferentemente, por debajo de 0,5 g/10 min.The heterophasic propylene copolymer has an MFR2 greater than 0.1 g / 10 min and below 0.8 g / 10 min, preferably below 0.5 g / 10 min.
El copolímero de propileno heterofásico se puede producir mediante un procedimiento en varias etapas de polimerización de propileno y etileno y, opcionalmente, alfa-olefina, tal como polimerización en masa, polimerización en fase gaseosa, polimerización en suspensión, polimerización en solución o combinaciones de las mismas utilizando catalizadores convencionales. El copolímero heterofásico puede fabricarse en reactores de bucle o en una combinación de reactor de bucle y de fase gaseosa. Esos procedimientos son bien conocidos por los expertos en la técnica.The heterophasic propylene copolymer can be produced by a multistage process of polymerization of propylene and ethylene and, optionally, alpha-olefin, such as mass polymerization, gas phase polymerization, suspension polymerization, solution polymerization or combinations of the same using conventional catalysts. The heterophasic copolymer can be manufactured in loop reactors or in a combination of loop reactor and gas phase. These procedures are well known to those skilled in the art.
Un procedimiento preferente es una combinación de un reactor o reactores de bucle de suspensión en masa y un reactor o reactores de fase gaseosa. En primer lugar, se produce la matriz de homopolímero o copolímero de propileno en uno o varios reactores de bucle o en una combinación de reactor de bucle y de fase gaseosa.A preferred method is a combination of a bulk suspension reactor or loop reactors and a gas phase reactor or reactors. First, the propylene homopolymer or copolymer matrix is produced in one or more loop reactors or in a combination of loop reactor and gas phase.
El polímero producido de esta manera se transfiere a otro reactor y se produce la fase dispersa, el caucho de etileno-propileno, mediante la copolimerización de una mezcla de etileno y propileno con el mismo sistema catalítico, obteniendo un sistema heterofásico que consiste en una matriz semicristalina con un componente elastomérico amorfo disperso dentro de la misma. Preferentemente, esta etapa de polimerización se realiza en una polimerización en fase gaseosa.The polymer produced in this way is transferred to another reactor and the dispersed phase, the ethylene-propylene rubber, is produced by copolymerizing a mixture of ethylene and propylene with the same catalytic system, obtaining a heterophasic system consisting of a matrix semi-crystalline with an elastomeric component amorphous scattered within it. Preferably, this polymerization step is carried out in a gas phase polymerization.
Un catalizador adecuado para la polimerización del copolímero heterofásico es cualquier catalizador estereoespecífico para la polimerización de propileno que sea capaz de polimerizar y copolimerizar propileno y comonómeros a una temperatura de 40 a 110°C y a una presión de 10 a 100 bar. Los catalizadores de Ziegler-Natta, así como los catalizadores de metaloceno, son catalizadores adecuados.A suitable catalyst for the polymerization of the heterophasic copolymer is any stereospecific catalyst for the polymerization of propylene which is capable of polymerizing and copolymerizing propylene and comonomers at a temperature of 40 to 110 ° C and a pressure of 10 to 100 bar. Ziegler-Natta catalysts, as well as metallocene catalysts, are suitable catalysts.
De manera alternativa, para producir el copolímero heterofásico en un procedimiento secuencial de múltiples etapas, tal como se ha descrito anteriormente, se puede producir mediante la polimerización del polímero matriz y el caucho de etileno-propileno en etapas separadas y mezclando en fundido los dos polímeros.Alternatively, to produce the heterophasic copolymer in a multi-stage sequential process, as described above, it can be produced by polymerization of the matrix polymer and ethylene-propylene rubber in separate steps and by melting the two polymers .
Para mejorar aún más la procesabilidad y la resistencia en estado fundido, la composición retardante de las llamas puede comprender preferentemente un polipropileno que muestra un comportamiento de endurecimiento por deformación. Este polipropileno, por ejemplo, se describe en el documento EP 1301343. La definición de "comportamiento de endurecimiento por deformación" se da en los párrafos [0008] a [0010] de este documento. Tal como se mencionó en el documento mencionado, un polipropileno que muestra un comportamiento de endurecimiento por deformación se define como que tiene una fuerza de estiramiento superior a 15 cN y una capacidad de estiramiento con una velocidad de estiramiento superior a 150 mm/s en el ensayo, tal como se describe en detalle en el documento EP 1301343 y como se ilustra en las figuras 1 y 2 del mismo.To further improve processability and melt strength, the flame retardant composition may preferably comprise a polypropylene that exhibits deformation hardening behavior. This polypropylene, for example, is described in EP 1301343. The definition of "deformation hardening behavior" is given in paragraphs [0008] to [0010] of this document. As mentioned in the aforementioned document, a polypropylene showing a strain hardening behavior is defined as having a stretching force greater than 15 cN and a stretching capacity with a stretching speed greater than 150 mm / s in the test, as described in detail in EP 1301343 and as illustrated in Figures 1 and 2 thereof.
Un copolímero elastomérico de etileno propileno se puede producir mediante procedimientos de polimerización conocidos tales como polimerización en solución, en suspensión y en fase gaseosa utilizando catalizadores convencionales. Los catalizadores de Ziegler-Natta, así como los catalizadores de metaloceno, son catalizadores adecuados.An elastomeric ethylene propylene copolymer can be produced by known polymerization processes such as solution, suspension and gas phase polymerization using conventional catalysts. Ziegler-Natta catalysts, as well as metallocene catalysts, are suitable catalysts.
Un procedimiento ampliamente utilizado es la polimerización en solución. Los sistemas de etileno, propileno y catalizador se polimerizan en un exceso de disolvente de hidrocarburo. Los estabilizantes y los aceites, si se utilizan, se añaden directamente después de la polimerización. El disolvente y los monómeros que no han reaccionado se eliminan por evaporación con agua caliente o vapor, o con desvolatilización mecánica. El polímero, que está en forma de grumos, se seca con deshidratación en tamices, prensas mecánicas u hornos de secado. Los grumos se conforman en balas envueltas o se extruyen en gránulos.A widely used procedure is solution polymerization. The ethylene, propylene and catalyst systems are polymerized in an excess of hydrocarbon solvent. Stabilizers and oils, if used, are added directly after polymerization. The solvent and unreacted monomers are removed by evaporation with hot water or steam, or with mechanical devolatilization. The polymer, which is in the form of lumps, is dried with dehydration in sieves, mechanical presses or drying ovens. The lumps are formed in wrapped bullets or extruded into granules.
El procedimiento de polimerización en suspensión es una modificación de la polimerización en masa. Los monómeros y el sistema catalítico se inyectan en el reactor lleno de propileno. La polimerización tiene lugar inmediatamente, formando grumos de polímero que no son solubles en el propileno. La evaporación súbita del propileno y el comonómero completa el procedimiento de polimerización.The suspension polymerization process is a modification of the bulk polymerization. The monomers and the catalytic system are injected into the reactor filled with propylene. The polymerization takes place immediately, forming lumps of polymer that are not soluble in the propylene. Sudden evaporation of propylene and the comonomer completes the polymerization process.
La tecnología de polimerización en fase gaseosa consiste en uno o más lechos fluidizados verticales. Se alimentan al reactor los monómeros y el nitrógeno en forma gaseosa junto con el catalizador y el producto sólido se elimina periódicamente. El calor de reacción se elimina mediante la utilización del gas circulante que también sirve para fluidificar el lecho de polímero. No se utilizan disolventes, lo que elimina la necesidad de eliminar, lavar y secar los disolventes.The gas phase polymerization technology consists of one or more vertical fluidized beds. The monomers and nitrogen are fed into the reactor in gaseous form together with the catalyst and the solid product is periodically removed. The heat of reaction is eliminated by using the circulating gas that also serves to fluidize the polymer bed. No solvents are used, which eliminates the need to remove, wash and dry the solvents.
La producción de copolímeros elastoméricos de etileno propileno también se describe en detalle, por ejemplo, en los documentos US 3.300.459, US 5.919.877, EP 0060090 A1 y en una publicación de compañía por EniChem "DUTRAL, Elastómeros de Etileno-Propileno", páginas 1-4 (1991).The production of elastomeric copolymers of ethylene propylene is also described in detail, for example, in US 3,300,459, US 5,919,877, EP 0060090 A1 and in a company publication by EniChem "DUTRAL, Ethylene-Propylene Elastomers" , pages 1-4 (1991).
Alternativamente, se pueden utilizar copolímeros de etileno-propileno elastoméricos, que están disponibles comercialmente y que cumplen los requisitos indicados.Alternatively, elastomeric ethylene-propylene copolymers can be used, which are commercially available and that meet the stated requirements.
El copolímero heterofásico se produce a continuación combinando el polímero matriz en forma de polvo o gránulos y el copolímero elastomérico en un dispositivo de mezcla en estado fundido.The heterophasic copolymer is then produced by combining the matrix polymer in powder or granule form and the elastomeric copolymer in a melt mixing device.
En el caso de que se utilice un copolímero aleatorio de polipropileno como polímero matriz para el copolímero heterofásico, los comonómeros son preferentemente alfa-olefinas lineales o alfa-olefinas ramificadas, tales como etileno, buteno, hexeno, etc. En la presente invención, el etileno es el más preferente. Preferentemente, el contenido de comonómero es del 10% en peso o menos, más preferentemente está entre el 4 y el 8% en peso, basado en el copolímero de polipropileno aleatorio total.In the case where a random polypropylene copolymer is used as the matrix polymer for the heterophasic copolymer, the comonomers are preferably linear alpha-olefins or branched alpha-olefins, such as ethylene, butene, hexene, etc. In the present invention, ethylene is the most preferred. Preferably, the comonomer content is 10% by weight or less, more preferably it is between 4 and 8% by weight, based on the total random polypropylene copolymer.
Sin embargo, preferentemente, el polímero matriz es un homopolímero de polipropileno.However, preferably, the matrix polymer is a polypropylene homopolymer.
Preferentemente, la resina base a) está presente en la composición en una cantidad del 30 al 52% en peso, más preferentemente, del 39 al 45% en peso o del 40 al 45% en peso, basado en el peso de la composición total.Preferably, the base resin a) is present in the composition in an amount of 30 to 52% by weight, more preferably, 39 to 45% by weight or 40 to 45% by weight, based on the weight of the total composition .
La resina base puede comprender además un copolímero polar de etileno. The base resin may further comprise a polar ethylene copolymer.
El copolímero de etileno polar se produce preferentemente mediante copolimerización de monómeros de etileno con comonómeros apropiados que tienen grupos polares.The polar ethylene copolymer is preferably produced by copolymerization of ethylene monomers with appropriate comonomers having polar groups.
Es preferente que el copolímero polar comprenda un copolímero de etileno, con uno o más comonómeros seleccionados entre acrilatos de alquilo de C1 a C6, metacrilatos de alquilo de C1 a C6, monómeros con función hidroxilo, por ejemplo, (met-)acrilato de 2-hidroxietilo, ácidos acrílicos, ácidos metacrílicos, acetato de vinilo y vinil silanos. Por ejemplo, el copolímero polar también puede ser un terpolímero de etileno, uno de los monómeros mencionados anteriormente y un vinilsilano. El copolímero puede contener también estructuras ionoméricas (como por ejemplo, en los tipos de Surlyn de DuPont).It is preferred that the polar copolymer comprises an ethylene copolymer, with one or more comonomers selected from C1 to C6 alkyl acrylates, C1 to C6 alkyl methacrylates, hydroxyl-functional monomers, for example, 2-methylated (meth) acrylate -hydroxyethyl, acrylic acids, methacrylic acids, vinyl acetate and vinyl silanes. For example, the polar copolymer can also be an terpolymer of ethylene, one of the monomers mentioned above and a vinyl silane. The copolymer may also contain ionomeric structures (such as in DuPont's Surlyn types).
De manera aún más preferente, el copolímero polar es un copolímero de etileno/acrilato y/o etileno/acetato.Even more preferably, the polar copolymer is an ethylene / acrylate and / or ethylene / acetate copolymer.
Más preferentemente, el polímero polar comprende un copolímero de etileno con alquilo C1 a C4, tal como metilo, etilo, propilo, i-butilo o n-butilo, acrilatos o acetato de vinilo. En una realización particularmente preferente, el comonómero polar es acrilato de butilo. En una realización particularmente preferente, el polietileno polar es un copolímero de etileno acrilato de butilo (EBA).More preferably, the polar polymer comprises a copolymer of ethylene with C1 to C4 alkyl, such as methyl, ethyl, propyl, i-butyl or n-butyl, acrylates or vinyl acetate. In a particularly preferred embodiment, the polar comonomer is butyl acrylate. In a particularly preferred embodiment, the polar polyethylene is a copolymer of ethylene butyl acrylate (EBA).
Además del etileno y los comonómeros definidos, los copolímeros también pueden contener otros monómeros. Por ejemplo, se pueden utilizar terpolímeros entre los acrilatos y el ácido acrílico o el ácido metacrílico, o los acrilatos con vinilsilanos, o los acrilatos con siloxano, o el ácido acrílico con siloxano.In addition to ethylene and defined comonomers, the copolymers may also contain other monomers. For example, terpolymers between acrylates and acrylic acid or methacrylic acid, or acrylates with vinylsilanes, or acrylates with siloxane, or acrylic acid with siloxane can be used.
Estos copolímeros pueden reticularse después de la extrusión, por ejemplo, mediante irradiación. También se pueden utilizar polímeros reticulables con silano, es decir, polímeros preparados utilizando monómeros de silano insaturados que tienen grupos hidrolizables capaces de reticularse por hidrólisis y condensarse para formar grupos silanol en presencia de agua y, opcionalmente, un catalizador de condensación de silanol.These copolymers can be crosslinked after extrusion, for example, by irradiation. Silane crosslinkable polymers can also be used, that is, polymers prepared using unsaturated silane monomers having hydrolysable groups capable of crosslinking by hydrolysis and condensing to form silanol groups in the presence of water and, optionally, a silanol condensation catalyst.
Preferentemente, la cantidad de unidades de comonómero con grupos polares en el copolímero de etileno polar es del 0,5% en peso o más, más preferentemente, es del 1,0% en peso o más y, de la manera más preferente, es del 2,0% en peso o más.Preferably, the amount of comonomer units with polar groups in the polar ethylene copolymer is 0.5% by weight or more, more preferably, it is 1.0% by weight or more and, most preferably, it is 2.0% by weight or more.
Además, la cantidad de unidades de comonómero con grupos polares en el copolímero de etileno polar es, preferentemente, del 30% en peso o menos, más preferentemente, es del 20% en peso o menos y, de la manera más preferente, es del 17% en peso o menos.In addition, the amount of comonomer units with polar groups in the polar ethylene copolymer is preferably 30% by weight or less, more preferably, is 20% by weight or less and, most preferably, is 17% by weight or less.
Preferentemente, el copolímero de etileno polar está presente en la composición en una cantidad del 1 al 30% en peso, más preferentemente, del 5 al 20% en peso, basado en el peso de la composición total.Preferably, the polar ethylene copolymer is present in the composition in an amount of 1 to 30% by weight, more preferably, 5 to 20% by weight, based on the weight of the total composition.
El índice de fluidez MFR2 del copolímero de etileno polar es, preferentemente, de 15 g/10 min o menos, más preferentemente, es de 10 g/10 min o menos, aún más preferentemente, es de 5 g/10 min o menos, aún más preferentemente, es de 2 g/10 min o menos y, de la manera más preferente, es de 1 g/10 min o menos.The melt index MFR2 of the polar ethylene copolymer is preferably 15 g / 10 min or less, more preferably, it is 10 g / 10 min or less, even more preferably, it is 5 g / 10 min or less, even more preferably, it is 2 g / 10 min or less and, most preferably, it is 1 g / 10 min or less.
En la composición de polipropileno retardante de las llamas, según la presente invención, el componente b) está presente, preferentemente, en una cantidad del 47 al 62% en peso, preferentemente, del 52 al 62% en peso, basado en el peso de la composición total.In the flame retardant polypropylene composition, according to the present invention, component b) is preferably present in an amount of 47 to 62% by weight, preferably 52 to 62% by weight, based on the weight of The total composition.
En el caso de que la resina base consista en el copolímero de propileno heterofásico, entonces, más preferentemente, el copolímero de propileno heterofásico está entre el 55 y el 60% en peso, basado en el peso de la composición total.In the case that the base resin consists of the heterophasic propylene copolymer, then, more preferably, the heterophasic propylene copolymer is between 55 and 60% by weight, based on the weight of the total composition.
La composición polimérica, según la presente invención, puede comprender además un copolímero de etileno, preparado preferentemente mediante catalizador de sitio único, que tiene una densidad entre 0,860 y 0,910 g/cm3. Preferentemente, el copolímero de etileno (B) tiene una densidad entre 0,870 y 0,905 g/cm3, más preferentemente, entre 0,875 y 0,900 g/cm3.The polymer composition, according to the present invention, may further comprise an ethylene copolymer, preferably prepared by a single site catalyst, having a density between 0.860 and 0.910 g / cm 3. Preferably, the ethylene copolymer (B) has a density between 0.870 and 0.905 g / cm3, more preferably, between 0.875 and 0.900 g / cm3.
El copolímero de etileno se puede preparar en un reactor de baja presión mediante la utilización de una clase de catalizadores de olefina altamente activos, conocidos como metalocenos, preferentemente, aquellos basados en metales de transición del grupo IV B, circonio, titanio y hafnio.The ethylene copolymer can be prepared in a low pressure reactor by using a class of highly active olefin catalysts, known as metallocenes, preferably those based on transition metals of group IV B, zirconium, titanium and hafnium.
El copolímero de etileno comprende de manera adecuada unidades de comonómero derivadas de a-olefina C4 a C12, más preferentemente, a-olefina C8 a C12. Aún más preferentemente, las unidades de comonómero del copolímero de etileno consisten en unidades de comonómero derivadas de a-olefina C4 a C12, más preferentemente, de a-olefina C8 a C12. Más preferentemente, la a-olefina es octano. De manera adecuada, el copolímero de etileno tiene un punto de fusión de, como mínimo, 65°C y por debajo de 110°C. The ethylene copolymer suitably comprises comonomer units derived from C4 to C12 a-olefin, more preferably, C8 to C12 a-olefin. Even more preferably, the comonomer units of the ethylene copolymer consist of comonomer units derived from C4 to C12 a-olefin, more preferably, from C8 to C12 a-olefin. More preferably, the α-olefin is octane. Suitably, the ethylene copolymer has a melting point of at least 65 ° C and below 110 ° C.
El índice de fluidez, MFR2, del copolímero de etileno es, preferentemente, de 15 g/10 min o menos, más preferentemente, es de 10 g/10 min o menos, aún más preferentemente, es de 5 g/10 min o menos, aún más preferentemente, es de 2 g/10 min o menos y, de la manera más preferente, es de 1 g/10 min o menos.The melt index, MFR2, of the ethylene copolymer is preferably 15 g / 10 min or less, more preferably, is 10 g / 10 min or less, even more preferably, it is 5 g / 10 min or less , even more preferably, it is 2 g / 10 min or less and, most preferably, it is 1 g / 10 min or less.
Preferentemente, el copolímero de etileno está presente en la composición polimérica en una cantidad entre el 2 y el 30% en peso de la composición polimérica total, preferentemente, entre el 5 y el 20% en peso.Preferably, the ethylene copolymer is present in the polymer composition in an amount between 2 and 30% by weight of the total polymer composition, preferably between 5 and 20% by weight.
Preferentemente, el componente b) comprende un hidróxido metálico, más preferentemente consiste en el mismo, más preferentemente, un hidróxido metálico de un metal de los grupos 1 a 13, más preferentemente, de los grupos 1 a 3 de la tabla periódica de los elementos. La numeración de los grupos químicos, tal como se utiliza en el presente documento, está según el sistema IUPAC, en el que los grupos del sistema periódico de los elementos están numerados del 1 al 18.Preferably, component b) comprises a metal hydroxide, more preferably it consists, more preferably, a metal hydroxide of a metal of groups 1 to 13, more preferably, of groups 1 to 3 of the periodic table of the elements . The numbering of chemical groups, as used herein, is according to the IUPAC system, in which the groups of the periodic system of the elements are numbered from 1 to 18.
Aún más preferentemente, el componente b) comprende un hidróxido seleccionado del grupo de magnesio, calcio, potasio, bario y aluminio o magnesio, calcio y potasio, más preferentemente consiste en los mismos, y el componente b) más preferente comprende hidróxido de magnesio, más preferentemente consiste en el mismo. Preferentemente, el compuesto b) comprende un hidróxido metálico, más preferentemente consiste en el mismo, que se ha tratado superficialmente con un compuesto de organosilano, un polímero, un ácido carboxílico o sal, etc. para ayudar al procesamiento y proporcionar una mejor dispersión del hidróxido en el polímero orgánico. Dichos recubrimientos habitualmente no constituyen más del 3% en peso del hidróxido. Los ejemplos de Mg(OH)2 revestido son Magnifin H5HV disponible en el mercado de Martinswerke, Alemania, o Kisuma 5AU disponible en Kisuma Chemicals BV.Even more preferably, component b) comprises a hydroxide selected from the group of magnesium, calcium, potassium, barium and aluminum or magnesium, calcium and potassium, more preferably consists of them, and component b) most preferably comprises magnesium hydroxide, more preferably it consists of it. Preferably, the compound b) comprises a metal hydroxide, more preferably consists of it, which has been surface treated with an organosilane compound, a polymer, a carboxylic acid or salt, etc. to aid processing and provide a better dispersion of the hydroxide in the organic polymer. Such coatings usually do not constitute more than 3% by weight of the hydroxide. Examples of coated Mg (OH) 2 are Magnifin H5HV commercially available from Martinswerke, Germany, or Kisuma 5AU available from Kisuma Chemicals BV.
La resina base a) y el hidróxido metálico b) constituyen el 90% en peso, preferentemente, el 95% en peso de la composición total.The base resin a) and the metal hydroxide b) constitute 90% by weight, preferably 95% by weight of the total composition.
Preferentemente, la resina base a) y el hidróxido metálico b) constituyen el 90% en peso, preferentemente, el 95% en peso de la composición total, y la resina base a) está presente en la composición en una cantidad entre el 35 y el 60% en peso, preferentemente entre el 38 y el 53% en peso o el 38 y el 48% en peso o del 40 al 45% en peso y el hidróxido metálico b) en una cantidad del 40 al 65% en peso o del 47 al 62% en peso, preferentemente del 52 al 62% en peso o del 55 al 60% en peso, basado en el peso de la composición total.Preferably, the base resin a) and the metal hydroxide b) constitute 90% by weight, preferably 95% by weight of the total composition, and the base resin a) is present in the composition in an amount between 35 and 60% by weight, preferably between 38 and 53% by weight or 38 and 48% by weight or 40 to 45% by weight and the metal hydroxide b) in an amount of 40 to 65% by weight or from 47 to 62% by weight, preferably from 52 to 62% by weight or from 55 to 60% by weight, based on the weight of the total composition.
Según una realización preferente, la resina base a) consiste en el copolímero de propileno heterofásico, el copolímero de propileno heterofásico está presente en la composición, preferentemente, en una cantidad entre el 40 y el 45% en peso y el hidróxido metálico b) en una cantidad del 55 al 60% en peso, basado en el peso de la composición total.According to a preferred embodiment, the base resin a) consists of the heterophasic propylene copolymer, the heterophasic propylene copolymer is present in the composition, preferably, in an amount between 40 and 45% by weight and the metal hydroxide b) in an amount of 55 to 60% by weight, based on the weight of the total composition.
Además de los componentes mencionados anteriormente, la composición puede contener ingredientes adicionales, tales como, por ejemplo, antioxidantes y/o estabilizantes UV, pigmentos, refuerzos de curado, ayudas de proceso, etc. en pequeñas cantidades.In addition to the components mentioned above, the composition may contain additional ingredients, such as, for example, antioxidants and / or UV stabilizers, pigments, curing reinforcements, process aids, etc. In small quantities.
La composición polimérica retardante de las llamas de la presente invención muestra una resistencia superior a la abrasión, por lo que resiste en el ensayo de abrasión según la norma ISO 6722 (diámetro de aguja de 0,45 mm) en un cable con una sección de conductor de 0,35 mm2, 100 ciclos o más.The flame retardant polymer composition of the present invention shows superior abrasion resistance, so it resists in the abrasion test according to ISO 6722 (0.45 mm needle diameter) in a cable with a cross section. 0.35 mm2 driver, 100 cycles or more.
La presente invención se refiere además a un alambre o cable que comprende una capa hecha de la composición de polipropileno retardante de las llamas en cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente.The present invention further relates to a wire or cable comprising a layer made of the flame retardant polypropylene composition in any of the embodiments described above.
Preferentemente, el alambre o cable es un cable de conducción, de electrodoméstico o de automóvil que consiste en un núcleo conductor interno rodeado por una capa retardante de las llamas fabricada de una composición de polipropileno en cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente y, opcionalmente, una capa de revestimiento.Preferably, the wire or cable is a conduction, household or automobile cable consisting of an inner conductor core surrounded by a flame retardant layer made of a polypropylene composition in any of the embodiments described above and, optionally, a coating layer
La capa ignífuga de dicho cable de conducción, de electrodoméstico o de automóvil tiene, preferentemente, un grosor de 0,1 a 4 mm.The flame retardant layer of said conduction, household or automobile cable preferably has a thickness of 0.1 to 4 mm.
En caso de que exista una capa exterior de revestimiento, preferentemente, esta tiene un grosor máximo de 0,6 mm. Sin embargo, es preferente que no haya una capa de revestimiento presente en el cable final, es decir, que la capa de aislamiento sea la capa más externa.In case there is an outer layer of coating, preferably, it has a maximum thickness of 0.6 mm. However, it is preferred that there is no coating layer present in the final cable, that is, that the insulation layer is the outermost layer.
Aún además, el área del conductor de dicho cable de conducción, electrodoméstico o automóvil es, preferentemente, de 0,1 a 400 mm2. Furthermore, the conductor area of said conduction, household or automobile cable is preferably 0.1 to 400 mm2.
La presente invención se refiere además a un procedimiento para la producción de una capa retardante de las llamas de un alambre o cable que comprende conformar en dicha capa una composición, en cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, y a la utilización de la composición de polipropileno retardante de las llamas, en cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, para la producción de la capa retardante de las llamas de un alambre o cable.The present invention further relates to a process for the production of a flame retardant layer of a wire or cable comprising forming in said layer a composition, in any of the embodiments described above, and to the use of the retarding polypropylene composition. of the flames, in any of the embodiments described above, for the production of the flame retardant layer of a wire or cable.
La composición polimérica retardante de las llamas que forma la capa del cable o alambre, según la presente invención se puede preparar mediante:The flame retardant polymer composition that forms the cable or wire layer, according to the present invention can be prepared by:
i) la preparación de una mezcla madre que comprende aditivos y polímero seguida dei) the preparation of a mother mixture comprising additives and polymer followed by
ii) la mezcla con carga inorgánica y polímero matriz, o una etapa de mezcla de todos los componentesii) mixing with inorganic filler and matrix polymer, or a mixing stage of all components
Para mezclar, se puede utilizar un dispositivo de composición o mezcla convencional, por ejemplo, una mezcladora Banbury, un molino de caucho de 2 rollos, una coamasadora Buss o una extrusora de doble husillo. Preferentemente, la composición se preparará mezclándola a una temperatura que sea suficientemente elevada para ablandar y plastificar el polímero, típicamente una temperatura en el intervalo de 180 a 250°C.For mixing, a conventional composition or mixing device can be used, for example, a Banbury mixer, a 2-roll rubber mill, a Buss co-mixer or a twin-screw extruder. Preferably, the composition will be prepared by mixing it at a temperature that is sufficiently high to soften and plasticize the polymer, typically a temperature in the range of 180 to 250 ° C.
La composición polimérica se extruye preferentemente para formar la capa retardante de las llamas. Esto se realiza, preferentemente, a una velocidad lineal de, como mínimo, 20 m/min, más preferentemente, como mínimo, 60 m/min y, de la manera más preferente, como mínimo, 100 m/min. Preferentemente, la presión utilizada para la extrusión es de 50 a 500 bar.The polymer composition is preferably extruded to form the flame retardant layer. This is preferably done at a linear speed of at least 20 m / min, more preferably at least 60 m / min and, most preferably, at least 100 m / min. Preferably, the pressure used for extrusion is 50 to 500 bar.
A continuación, la presente invención se ilustra adicionalmente por medio de ejemplos.In the following, the present invention is further illustrated by way of examples.
1. Procedimientos de ensayo1. Test procedures
a) Índice de fluideza) Fluency index
El índice de fluidez (MFR) se determina según la norma ISO 1133 y se indica en g/10 min. El MFR es una indicación de la fluidez y, por lo tanto, de la procesabilidad, del polímero. Cuanto mayor sea el índice de fluidez, menor será la viscosidad del polímero. El MFR2 de polipropileno se mide a una temperatura de 230°C y una carga de 2,16 kg. b) Retardo de las llamasThe flow rate (MFR) is determined according to ISO 1133 and is indicated in g / 10 min. The MFR is an indication of the fluidity and, therefore, of the processability, of the polymer. The higher the flow rate, the lower the viscosity of the polymer. The polypropylene MFR2 is measured at a temperature of 230 ° C and a load of 2.16 kg. b) Delay of the flames
El retardo de las llamas se mide, según la norma ISO 6722: 2006, párrafo 12 (resistencia a la propagación de la llama).Flame retardation is measured according to ISO 6722: 2006, paragraph 12 (resistance to flame propagation).
El propósito de dicho procedimiento de ensayo es determinar la resistencia a la propagación de las llamas para cables de automóviles. El cable (600 mm) está instalado en un ángulo 45 grados respecto a la línea vertical y una llama producida por un quemador Bunsen, alimentado con un gas apropiado, que tiene un tubo de combustión de 9 mm de diámetro interno y una altura de las llamas de 100 mm se aplica a la muestra del cable en un ángulo de 90 grados a 500 mm desde el extremo superior del aislamiento.The purpose of said test procedure is to determine the propagation resistance of the flames for automobile cables. The cable (600 mm) is installed at a 45 degree angle to the vertical line and a flame produced by a Bunsen burner, fed with an appropriate gas, which has a combustion tube of 9 mm internal diameter and a height of 100mm flames are applied to the cable sample at an angle of 90 degrees to 500mm from the top end of the insulation.
La muestra de ensayo debe exponerse a la punta del cono azul interior de la llama que tiene una longitud de 50 mm. Para cables que tienen un tamaño de conductor igual o menor a 2,5 mm2, la llama se aplica durante 15 segundos. Para cumplir con el ensayo, la llama se debe extinguir dentro de los 70 segundos posteriores a retirar la llama del quemador con un mínimo de 50 mm de aislamiento desde su parte superior sin quemar. Un cable que cumpla con este criterio se marca "pasa", de lo contrario se marca "falla".The test sample should be exposed to the tip of the inner blue cone of the flame that is 50 mm long. For cables that have a conductor size of 2.5 mm2 or less, the flame is applied for 15 seconds. To comply with the test, the flame must be extinguished within 70 seconds after removing the flame from the burner with a minimum of 50 mm of insulation from its top without burning. A cable that meets this criterion is marked "pass", otherwise it is marked "fail."
c) Abrasión por rayadoc) Scratch abrasion
El ensayo de abrasión se realiza, según la norma ISO 6722: 2006, párrafo 9.3. La resistencia a la abrasión según se ha reportado se basa en el ensayo de una muestra de cable basada en un conductor de cobre trenzado de 0,35 mm2 18 AWG con un grosor de pared de capa nominal de 0,24 mm (0,4 mm real). Los diámetros de aguja utilizados son de 0,45 mm, la fuerza de 7 Newton y las muestras analizadas no están reticuladas. Los resultados se muestran en la tabla 3 y se reportan como ciclos que el material puede soportar. Para cada cable ensayado, se analizan doce muestras y se reporta el promedio y el número mínimo de golpes. Si alguna de las muestras resiste menos de 200 golpes, se informa como fallo en la tabla 3.The abrasion test is carried out according to ISO 6722: 2006, paragraph 9.3. The abrasion resistance as reported is based on the testing of a cable sample based on a 0.35 mm2 18 AWG stranded copper conductor with a nominal layer wall thickness of 0.24 mm (0.4 real mm). The needle diameters used are 0.45 mm, the force of 7 Newton and the samples analyzed are not crosslinked. The results are shown in table 3 and reported as cycles that the material can withstand. For each cable tested, twelve samples are analyzed and the average and minimum number of strokes are reported. If any of the samples withstand less than 200 strokes, it is reported as a failure in Table 3.
d) Contenido de fracción soluble en xileno frío (XCS)d) Cold xylene soluble fraction content (XCS)
La cantidad de fracción soluble en xileno frío se determina según la norma ISO 16152. La cantidad de polímero que permanece disuelto a 25°C después del enfriamiento se da como la cantidad de polímero soluble en xileno. Se supone que el contenido de polímero soluble en xileno sigue la regla de mezcla:The amount of cold xylene soluble fraction is determined according to ISO 16152. The amount of polymer that remains dissolved at 25 ° C after cooling is given as the amount of xylene soluble polymer. It is assumed that the content of polymer soluble in xylene follows the mixing rule:
XSb = Wi XSi + W2 XS2 XS b = W i XS i + W 2 XS 2
En el que XCS es el contenido de polímero soluble en xileno en % en peso, w es la fracción en peso del componente en la mezcla y los subíndices b, 1 y 2 se refieren, respectivamente, a la mezcla general, el componente 1 (componente matriz) y el componente 2 (componente elastomérico).Where XCS is the content of polymer soluble in xylene in% by weight, w is the fraction by weight of the component in the mixture and the subscripts b, 1 and 2 refer, respectively, to the general mixture, component 1 ( matrix component) and component 2 (elastomeric component).
e) Contenido de etileno como cantidad total en el copolímero de propileno heterofásico y como cantidad sólo en la fase elastomérica.e) Ethylene content as a total amount in the heterophasic propylene copolymer and as an amount only in the elastomeric phase.
El contenido de comonómero se determina mediante espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier cuantitativa (FTIR) después de la asignación básica calibrada mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) de 13C cuantitativa, de una manera bien conocida en la técnica.The comonomer content is determined by quantitative Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) after the basic allocation calibrated by quantitative 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, in a manner well known in the art.
Se preparan en la prensa películas delgadas hasta un espesor de entre 100 y 500 micrómetros y los espectros se registran en el modo de transmisión. Específicamente, se determina el contenido de etileno de un copolímero de polipropileno-co-etileno utilizando el área del pico corregido en la línea de base de las bandas cuantitativas encontradas en 720-722 y 730-733 cm-1. Específicamente, el contenido de buteno o hexeno de un copolímero de polipropileno se determina utilizando el área del pico corregida en la línea de base de las bandas cuantitativas encontradas en 1377-1379 cm-1. Los resultados cuantitativos se obtienen basados en la referencia al espesor de la película.Thin films up to a thickness of between 100 and 500 micrometers are prepared in the press and the spectra are recorded in the transmission mode. Specifically, the ethylene content of a polypropylene-co-ethylene copolymer is determined using the area of the corrected peak at the baseline of the quantitative bands found at 720-722 and 730-733 cm -1. Specifically, the butene or hexene content of a polypropylene copolymer is determined using the area of the corrected peak at the baseline of the quantitative bands found at 1377-1379 cm -1. Quantitative results are obtained based on the reference to the thickness of the film.
En el presente documento, se supone que el contenido de comonómero sigue la siguiente regla de mezcla:In this document, it is assumed that the comonomer content follows the following mixing rule:
en el que C es el contenido de comonómero en % en peso, w es la fracción en peso del componente en la mezcla y los subíndices b, 1 y 2 se refieren, respectivamente, a la mezcla general, el componente 1 (componente matriz) y el componente 2 (componente elastomérico).where C is the comonomer content in% by weight, w is the weight fraction of the component in the mixture and the subscripts b, 1 and 2 refer, respectively, to the general mixture, component 1 (matrix component) and component 2 (elastomeric component).
Como es bien conocido por los expertos en la técnica, el contenido de comonómero en peso en un copolímero binario se puede convertir en el contenido de comonómero molar utilizando la siguiente ecuación:As is well known to those skilled in the art, the comonomer content by weight in a binary copolymer can be converted to the molar comonomer content using the following equation:
en la que cm es la fracción molar de las unidades de comonómero en el copolímero, cw es la fracción de peso de las unidades de comonómero en el copolímero, MWc es el peso molecular del comonómero (como el etileno) y MWm es el peso molecular del monómero principal (es decir, propileno).where cm is the molar fraction of the comonomer units in the copolymer, cw is the weight fraction of the comonomer units in the copolymer, MW c is the molecular weight of the comonomer (such as ethylene) and MWm is the weight molecular of the main monomer (ie, propylene).
f) Densidadf) Density
La densidad se mide, según la norma ISO 1183 en placas moldeadas por compresión.Density is measured according to ISO 1183 on compression molded plates.
g) Módulo de flexióng) Flexural modulus
El módulo de flexión se determina, según la norma ISO 178.The flexural modulus is determined according to ISO 178.
Las muestras de ensayo que tienen una dimensión de 80 x 10 x 4,0 mm3 (longitud x altura x grosor) se preparan mediante moldeo por inyección según la norma EN ISO 1873-2. La longitud del tramo entre los soportes es de 64 mm, la velocidad de ensayo es de 2 mm/min y la fuerza es de 100 N.Test samples having a dimension of 80 x 10 x 4.0 mm3 (length x height x thickness) are prepared by injection molding according to EN ISO 1873-2. The length of the section between the supports is 64 mm, the test speed is 2 mm / min and the force is 100 N.
h) Resistencia al impacto Charpy con muescah) Charpy impact resistance with notch
La resistencia al impacto Charpy con muesca se determina según la norma ISO 179-1eA : 2000 en muestras con muescas en V de 80 x 10 x 4 mm3 a 23°C, 0°C y -23°C como se especifica en los ejemplos. Las muestras de ensayo se preparan mediante moldeo por inyección utilizando una maquinaria IM V60 TECH en línea con la norma EN ISO 1873-2 (80 x10 x 4 mm3). La temperatura de fusión es de 200°C y la temperatura del molde es de 40°C.Notched Charpy impact resistance is determined according to ISO 179-1eA: 2000 in samples with V notches of 80 x 10 x 4 mm3 at 23 ° C, 0 ° C and -23 ° C as specified in the examples . The test samples are prepared by injection molding using an IM V60 TECH machinery in line with the EN ISO 1873-2 standard (80 x10 x 4 mm3). The melting temperature is 200 ° C and the mold temperature is 40 ° C.
i) Flexibilidad en frío (ensayo de enrollado a baja temperatura)i) Cold flexibility (low temperature winding test)
La flexibilidad en frío se mide, según la norma ISO 6722: 2006, párrafo 8. El cable se fija en un mandril giratorio y se coloca en una cámara de congelación a 40°C durante 4 horas. Después de la exposición, se permite que la muestra de ensayo vuelva hasta temperatura ambiente y se realiza una inspección visual del aislamiento. Si no se ve ningún conductor expuesto, se realiza una ensayo de resistencia a una tensión de 1 kV durante 1 minuto. En el ensayo de voltaje anterior, la muestra se sumerge en un baño de agua salada durante 10 minutos. La muestra se marca como "pasa" en la tabla 3 si no se observa ningún conductor expuesto ni un fallo durante el ensayo de resistencia a la tensión.Cold flexibility is measured according to ISO 6722: 2006, paragraph 8. The cable is fixed in a rotating mandrel and placed in a freezing chamber at 40 ° C for 4 hours. After exposure, the test sample is allowed to return to room temperature and a visual inspection of the insulation is performed. If no exposed conductor is seen, a resistance test at a voltage of 1 kV is carried out for 1 minute. In the previous voltage test, the sample is immersed in a salt water bath for 10 minutes. The sample is marked as "passes" in table 3 if no exposed conductor or failure is observed during the tensile strength test.
j) Sobrecarga térmica en estado enrolladoj) Thermal overload in rolled state
La sobrecarga térmica se controla, según la norma ISO6722:2006, párrafo 10.3. El alambre se coloca en un horno de calentamiento a 175°C durante seis horas, seguido de un acondicionamiento durante un mínimo de 16 horas a temperatura ambiente, según el párrafo 10.1.4. Posteriormente, el cable se coloca en un mandril definido en la tabla 8 de la norma ISO6722:2006. No se deberá observar ningún conductor y, durante el ensayo de tensión de resistencia, no se producirá ninguna avería.The thermal overload is controlled, according to ISO6722: 2006, paragraph 10.3. The wire is placed in a 175 ° C heating oven for six hours, followed by conditioning for a minimum of 16 hours at room temperature, according to paragraph 10.1.4. Subsequently, the cable is placed in a mandrel defined in Table 8 of ISO6722: 2006. No conductor should be observed and, during the resistance voltage test, no breakdown will occur.
2. Ejemplos2. Examples
En la preparación de las composiciones de la presente invención (Ej 1-Ej 3) se utilizan copolímeros de propileno heterofásicos BA202E, BA212e , disponibles en Borealis AG y PP-EPR1. PP-EPR1 se prepara de la siguiente manera:In the preparation of the compositions of the present invention (Ex 1-Ex 3), heterophasic propylene copolymers BA202E, BA212 e , available from Borealis AG and PP-EPR1, are used. PP-EPR1 is prepared as follows:
Preparación del catalizadorCatalyst preparation
En primer lugar, se suspenden 0,1 mol de MgCl2 x 3 EtOH en condiciones inertes en 250 ml de decano en un reactor a presión atmosférica. La solución se enfría a una temperatura de -15°C. Se agregan 300 ml de TiCU frío mientras se mantiene la temperatura a dicho nivel. A continuación, la temperatura de la suspensión se aumenta lentamente a 20°C. A esta temperatura, se añaden 0,02 moles de dietilhexilftalato (DOP) a la suspensión. Después de la adición del ftalato, la temperatura se eleva a 135°C durante 90 minutos y la suspensión se deja reposar durante 60 minutos. A continuación, se añaden otros 300 ml de TiCU y la temperatura se mantiene a 135°C durante 120 minutos. Después de esto, el catalizador se filtra del líquido y se lava seis veces con 300 ml de heptano a 80°C. A continuación, se filtra el componente catalítico sólido y se seca. El catalizador y su concepto de preparación se describen en general, por ejemplo, en las publicaciones de patente EP 491566, EP 591224 y Ep 586390.First, 0.1 mol of MgCl2 x 3 EtOH is suspended under inert conditions in 250 ml of decane in an atmospheric pressure reactor. The solution is cooled to a temperature of -15 ° C. 300 ml of cold TiCU are added while maintaining the temperature at that level. Then, the temperature of the suspension is slowly increased to 20 ° C. At this temperature, 0.02 moles of diethylhexylphthalate (PDO) are added to the suspension. After the addition of the phthalate, the temperature rises to 135 ° C for 90 minutes and the suspension is allowed to stand for 60 minutes. Next, another 300 ml of TiCU is added and the temperature is maintained at 135 ° C for 120 minutes. After this, the catalyst is filtered from the liquid and washed six times with 300 ml of heptane at 80 ° C. Next, the solid catalyst component is filtered and dried. The catalyst and its preparation concept are generally described, for example, in patent publications EP 491566, EP 591224 and Ep 586390.
A continuación, se añade trietilaluminio (TEAL), diciclopentildimetoxisilano (DCPDMS) como donante (Do), catalizador tal como se ha producido anteriormente y vinilciclohexano (VCH) en el aceite, tal como aceite mineral, por ejemplo, Technol 68 (viscosidad cinemática a 40°C 62-74 cSt), en cantidades de modo que Al/Ti sea 3-4 mol/mol, Al/Do sea también 3-4 mol/mol, y una relación en peso de VCH/catalizador sólido sea 1:1.Next, triethylaluminum (TEAL), dicyclopentyldimethoxysilane (DCPDMS) is added as a donor (Do), catalyst as previously produced and vinylcyclohexane (VCH) in the oil, such as mineral oil, for example, Technol 68 (kinematic viscosity a 40 ° C 62-74 cSt), in quantities such that Al / Ti is 3-4 mol / mol, Al / Do is also 3-4 mol / mol, and a weight ratio of VCH / solid catalyst is 1: one.
La mezcla se calienta a 60-65°C y se deja reaccionar hasta que el contenido de vinilciclohexano sin reaccionar en la mezcla de reacción sea inferior a 1000 ppm. La concentración de catalizador en la suspensión final de aceite-catalizador es del 10-20% en peso.The mixture is heated to 60-65 ° C and allowed to react until the unreacted vinylcyclohexane content in the reaction mixture is less than 1000 ppm. The concentration of catalyst in the final oil-catalyst suspension is 10-20% by weight.
PolimerizaciónPolymerization
En el PP-EPR1, la matriz está fabricada de un homopolímero de propileno que se prepara en un reactor de bucle y un reactor de fase gaseosa (GPR1). El polímero obtenido se estabiliza con estabilizante convencional y antioxidante. En la siguiente tabla se muestra información adicional sobre el homopolímero de propileno que constituye la matriz. Posteriormente, el homopolímero de propileno se transfiere a un segundo reactor de fase gaseosa (GPR2) en el que se prepara el polipropileno elastomérico. El polímero obtenido se estabiliza en una extrusora de doble husillo convencional con estabilizantes convencionales, es decir, estearato de calcio y antioxidante fenólico, en cantidades convencionales, y se granula para ensayos adicionales, tal como se indica en la tabla 1.In PP-EPR1, the matrix is made of a propylene homopolymer that is prepared in a loop reactor and a gas phase reactor (GPR1). The polymer obtained is stabilized with conventional stabilizer and antioxidant. The following table shows additional information on the propylene homopolymer that constitutes the matrix. Subsequently, the propylene homopolymer is transferred to a second gas phase reactor (GPR2) in which the elastomeric polypropylene is prepared. The polymer obtained is stabilized in a conventional twin-screw extruder with conventional stabilizers, that is, calcium stearate and phenolic antioxidant, in conventional amounts, and is granulated for further tests, as indicated in Table 1.
Para la preparación de composiciones comparativas (EC1-EC4), se utilizan polipropilenos HA507MO (homopolímero de propileno), RA130E (copolímero de propileno aleatorio) y copolímeros de propileno heterofásicos BA125MO y BA204E, disponibles en Borealis AG. For the preparation of comparative compositions (EC1-EC4), polypropylenes HA507MO (propylene homopolymer), RA130E (random propylene copolymer) and heterophasic propylene copolymers BA125MO and BA204E, available from Borealis AG, are used.
Tabla 1Table 1
Las propiedades de todos los polímeros se enumeran en la tabla 2.The properties of all polymers are listed in Table 2.
Tabla 2Table 2
Las composiciones poliméricas de todos los ejemplos se producen combinando los polímeros enumerados en la tabla 2 con Magnifin H5HV (Mg(OH)2) de Martinswerke, Alemania y con Irganox 1010, Irganox 1024 e Irganox PS 802 (antioxidantes).The polymer compositions of all examples are produced by combining the polymers listed in Table 2 with Magnifin H5HV (Mg (OH) 2) from Martinswerke, Germany and with Irganox 1010, Irganox 1024 and Irganox PS 802 (antioxidants).
La cantidad en % en peso de cada componente para los ejemplos de la presente invención y ejemplos comparativos se proporciona en la tabla 3.The amount by weight of each component for the examples of the present invention and comparative examples is provided in Table 3.
Se utiliza un coamasador Buss tipo PR46B-11 D/H1 para la mezcla.A Buss co-mixer type PR46B-11 D / H1 is used for mixing.
Tabla 3Table 3
Se producen cables de automóvil de 0,35 mm2 (7 x cables únicos de 0,254 mm de diámetro) a partir de las composiciones en un extrusor Nokia-Maillefer, 45 mm/28D, con un perfil de temperatura de: 165-185-200-215-220 (Bride) -230 (Flansch) -235 (Bypass) -250 (Cabezal) -250°C (Hilera de presión).Automobile cables of 0.35 mm2 (7 x single cables of 0.254 mm in diameter) are produced from the compositions in a Nokia-Maillefer extruder, 45 mm / 28D, with a temperature profile of: 165-185-200 -215-220 (Bride) -230 (Flansch) -235 (Bypass) -250 (Head) -250 ° C (Pressure row).
El diámetro exterior del cable es de 1,28 mm y el grosor de la pared es de 0,24 mm.The outer diameter of the cable is 1.28 mm and the wall thickness is 0.24 mm.
La temperatura de fusión es de 220°C y una velocidad de línea de 100 m/min. El conductor se precalienta a una temperatura de ajuste de 90°C. El compuesto se seca previamente durante 18 horas a 80°C antes de la extrusión. Las propiedades de los cables de 0,35 mm2 se enumeran en la tabla 4. Los ensayos se realizan, según las normas LV112 e ISO6722 (17 de enero de 2014).The melting temperature is 220 ° C and a line speed of 100 m / min. The driver is preheated to a setting temperature of 90 ° C. The compound is previously dried for 18 hours at 80 ° C before extrusion. The properties of 0.35 mm2 cables are listed in Table 4. The tests are carried out, according to standards LV112 and ISO6722 (January 17, 2014).
Tabla 4Table 4
A partir de la tabla 4 se puede observar claramente que para los cables delgados los ciclos requeridos de 200 golpes en el ensayo de abrasión con aguja solo se cumplen con las composiciones de la presente invención y la composición comparativa 3, que, sin embargo, muestra propiedades inferiores a bajas temperaturas. Las otras propiedades son las mejores para los ejemplos inventivos 2 y 3.From table 4 it can be clearly seen that for the thin cables the required cycles of 200 strokes in the needle abrasion test only comply with the compositions of the present invention and comparative composition 3, which, however, shows lower properties at low temperatures. The other properties are best for inventive examples 2 and 3.
Por lo tanto, se muestra que solo los tipos específicos de copolímeros heterofásicos son adecuados para cables de automóviles, de conducción y electrodomésticos. Therefore, it is shown that only specific types of heterophasic copolymers are suitable for automobile, conduction and home appliance cables.
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